устройство для тепловой обработки пищевых продуктов

Формула изобретения

Устройство для тепловой обработки пищевых продуктов, содержащее корпус, установленные в нем нижний и верхний электронагреватели, последний из которых выполнен в виде светлых источников ИК-излучения, и расположенное между электронагревателями приспособление для размещения продуктов, отличающееся тем, что рабочая зона каждого источника ИК-излучения закрыта экраном с окнами, нижний электронагреватель выполнен в виде темного источника ИК-излучения, причем окна в каждом экране расположены на одинаковом расстоянии одно от другого, а мощность верхнего электронагревателя превышает мощность нижнего электронагревателя в 2-5 раз.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к устройствам для тепловой обработки продуктов может быть использовано в быту и на предприятиях общественного питания для приготовления первых и вторых блюд, кондитерских выпечных изделий, томления молока, каш и т.д.

Известен электрогриль ГЭ-3 [1] в рабочей камере которого смонтированы два инфракрасных излучателя. Под ними установлен вращающийся вертел, на котором закрепляются куски мяса, птица, рыба и т.д. Гриль также снабжен решетками для жарения. Однако, в гриле не создано равномерное температурное поле, поэтому продукт, помещенный между решетками не может быть качественно приготовлен. По этой же причине в гриле нельзя производить выпечные и кондитерские изделия.

Наиболее близким к предлагаемому решению является шкаф с РК нагревом [2] рабочая камера которого образована двумя навесными металлическими стенками, в которых установлены противни, передней и задней стенками корпуса. Между навесными стенками и внутренними боковыми стенками корпуса образуются каналы, по которым циркулирует горячий воздух, нагреваемый электродвигателем и нагнетаемым вентилятором, расположенными на дне шкафа. Горячий воздух последовательно и равномерно омывает изделия, находящиеся на противнях. Для дополнительной колеровки поверхности изделий под потолком камеры устанавливается рефлектор с высокотемпературным генератором ИК-энергии. Аппарат используется для жаренья мяса, выпечки изделий и т.д. В шкафу обеспечивается достаточная равномерность нагрева, что способствует повышению качества производимых изделий. Вместе с тем, конструкция шкафа сложна из-за системы воздуховодов, а применение вентилятора для создания равномерного температурного поля эффективно лишь при достаточно больших по высоте и объему печей, которые могут применяться только на предприятиях общественного питания.

Задачей изобретения является создание конструктивно простого и компактного устройства для тепловой обработки пищевых продуктов, удобного для применения как на предприятиях общественного питания, так и в быту, и позволяющего качественно приготавливать различные виды пищи.

Для решения этой задачи предложено устройство для тепловой обработки пищевых продуктов, содержащее корпус, установленные в нем нижний и верхний электронагреватели, причем верхний электронагреватель выполнен в виде светлых источников ИК-излучения, и расположенное между электронагревателями приспособление для размещения продуктов, отличающееся тем, что рабочая зона каждого источника ИК-излучения закрыта экраном с окнами, расположенными на одинаковом расстоянии друг от друга, а мощность верхнего электронагревателя превышает мощность нижнего электронагревателя, выполненного в виде темного источника ИК-излучения, в 2-5 раз.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Как известно, глубина проникновения ИК-излучения в продукты органического происхождения зависит от его длины волны, т.е. чем меньше длина волны, тем глубже излучение проникает в органическую массу. В то же время для прогревания наружных слоев продукта и колеровки его поверхности необходимо наличие длинноволнового излучения. Таким образом, за счет расширения диапазона длин волн ИК-излучения можно добиться равномерного прогревания всех слоев обрабатываемого изделия, что характерно для приготовления пищи в условиях русской печи, благодаря способности ее кирпичных стен отдавать тепло в виде широкополостного инфракрасного излучения [3] Этот свойство русской печи позволяет качественно готовить первые, вторые блюда, выпекать хлеб, томить молоко и т.п.

Предлагаемая конструкция воспроизводит условия процессов приготовления пищи в камере русской печи. Для обеспечения широкополостного диапазона ИК-излучения предложено рабочую зону каждого светлого источника ИК-излучения закрыть экраном с окнами, расположенными на одинаковом расстоянии друг от друга. При работе источника ИК-излучения от незакрытых участков его рабочей зоны (через окна) испускается коротковолновое излучение. Благодаря близкому расположению экранов к рабочей зоне светлого ИК-источника (или за счет контакта экранов с рабочей зоной источника), экран сам становится источником ИК-излучения, испускающим поток лучей с длиной волны, соответствующей температуре поверхности нагретого экрана. Очевидно, что эта температура меньше, чем температура рабочая поверхности ИК-излучателя, а значит, и длина излучаемых экранами волн больше. Таким образом, значительно расширяется диапазон длин волн, попадающих на обрабатываемый продукт, что позволяет достигнуть равномерности прогревания всех его слоев.

Кроме того, для решения поставленной задачи отношение суммарных мощностей верхнего и нижнего электронагревателей выбирается таким образом, чтобы в объеме печи отсутствовал существенный температурный перекос. Экспериментально установлено, что для различных возможных вариантов конструкции печи (соотношение высоты, ширины и глубины, а также формы и размеров нагревателей) отношение указанных суммарных мощностей должно находиться в пределах от 2 до 5. Выбор указанного соотношения соответствует условиям обработки пищи в русской печи, где внизу имеется источник тепла в виде остывающих углей, а сварку и с боков свод печи, прогретый при сгорании всей массы дров, т.е. основным источником тепла в русской печи является инфракрасное излучение нагретого свода печи. В предлагаемом устройстве также основную часть лучистой энергии обрабатываемый продукт получает как непосредственно от светлых источник ИК-излучения и экранов, расположенных сверху, так и после отражения потока излучения от внутренних стенок корпуса, для чего стенки выполняются из материала с высокой отражательной способностью в указанной области спектра.

Таким образом воспроизводятся условия обработки пищи в русской печи.

Устройство поясняется чертежами, где на фиг.1 показан общий вид устройства, на фиг.2 разрез А-А фиг.1, на фиг.3 разрез Б-Б фиг.2.

Устройство для тепловой обработки продуктов содержит теплоизолированный корпус 1, внутри которого установлены нижний плоский электронагреватель 2, представляющий собой темный источник ИК-излучения и верхний электронагреватель 3, выполненный в виде светлых источников 4 ИК-излучения. Между электронагревателями 2 и 3 расположено приспособление 5 для размещения обрабатываемого продукта, которое может представлять собой противень для выпечки, решетку для обжарки мяса, вертел и т.п. Под рабочей зоной каждого источника 4 помещен металлический экран 6 с окнами 7, отстоящими друг от друга на одинаковом расстоянии и служащими для пропускания коротковолнового излучения, испускаемого источником 4. Каждый источник 4 снабжен рефлектором 8 для отражения ИК-излучения и направления его на обрабатываемый продукт.

В качестве светлого инфракрасного источника может быть использован резистивный элемент с оболочкой из слюдопласта с рабочей температурой Т=750^oC и равный 2,8 мкм [4,5]

Достоинством таких элементов является также то, что благодаря низким теплопроводности теплоемкости и малой массе, одни нагреваются до высокой температуры при относительно малом расходе электроэнергии. В качестве низкотемпературного электронагревателя (темного источник ИК-излучения) может быть применена плоская конфорка из стали с температурой нагрева поверхности 200^oС. Мощность верхнего электронагревателя 3-1000 Вт, нижнего 2-300 Вт. Электронагреватели снабжены регуляторами нагрева (не показаны).

Стенки корпуса 1 и рефлекторы 8 выполнены из нержавеющей полированной стали с высоким интегральным коэффициентом отражения.

В качестве конкретного примера выполнения экранов можно привести следующие параметры. Если источник 4 представляет собой плоский параллелепипед с размерами 310202 мм, то экран 6, над которым помещен источник, имеет 10 окон длиной 20 мм. Расстояние от рабочей зоны источника 4 до экрана 6 2 мм.

Следует отметить, что рабочая зона каждого источника ИК-излучения может быть закрыта экраном, выполненный различным образом, например, представляющим собой металлическую решетку (сетку), расположенную на расстоянии 0,5 см от рабочей зоны источника. В этом случае окнами экрана являются ячейки (отверстия) сетки. Экраны могут также контактировать с рабочей зоной источника.

Устройство работает следующим образом.

Обрабатываемый продукт укладывают на приспособление 5 для размещения продукта и включают электронагреватели 2 и 3. При включении верхнего электронагревателя 3 поток от светлых источников 4 непосредственно и отраженный от рефлекторов 8, проходит через окна 7, и попадает на обрабатываемый продукт. Туда же поступает поток излучения, отраженный от стенок корпуса 1. Рабочая температура источника 750 800^oC, 2,8 мкм, что соответствует первой полосе поглощения энергии ИК-излучения для воды. Благодаря близкому расположению металлических экранов 6 к рабочей зоне источника 4, экран 6 нагревается и сам становится источником ИК-излучения, которое также попадает на обрабатываемый продукт. Поскольку температура экрана 6 ниже (порядка 300^oC), чем температура рабочей зоны источника 4, то максимум длин волн, излучаемых экраном 6 больше, чем от источников 4, т.е. _max 5,1 мкм, что близко ко второй полосе поглощения потока ИК-излучения для воды.

Таким образом, значительно расширяется диапазон длин волн, попадающих на продукт, а это позволяет достичь более равномерного прогревания всех его слоев. Следует отметить, что при длительной работе устройства нагретые стенки корпуса излучают поток ИК-излучения с 7-10 мкм. Нижний электронагреватель 2 имеет рабочую температуру 200^oC и является источником длинноволнового инфракрасного излучения с l_max 6,1 мкм, также попадающего на обрабатываемый продукт. Кроме того, установка нижнего электронагревателя, мощность которого находится в указанном выше соотношении к мощности верхнего электронагревателя, обеспечивает отсутствие существенных температурных перекосов в объеме печи.

С помощью предлагаемого устройства можно выпекать различные хлебобулочные и кондитерские изделия, обжаривать мясо, шашлыки и т.п.

Возможна установка продукта непосредственно на нижний электронагреватель 2, например, кастрюли с кашей или молоком для томления. В этом случае температуру нижнего электронагревателя 2 устанавливают равной около 100^oC и включают верхний электронагреватель 3 на небольшую мощность (20-30% от максимальной мощности верхнего электронагревателя) для получения пленки на молоке или жарочной корочки.

Для подогрева пищи, помещенной в посуду, последнюю ставят на нижний электронагреватель 2 и включают его. Подогрев продукта можно проводить с помощью верхнего электронагревателя 3. В этом случае продукт, например, кусок мяса, укладывают на решетку или противень (приспособление для размещения обрабатываемого продукта 5) и включают на небольшую мощность верхний электронагреватель 3. Размораживание продукта также производят с помощью верхнего электронагревателя 3, т. е. с помощью ИК-излучения, что позволяет быстро и качественно провести размораживание.

Для получения более качественного продукта при выпечке или жарении за счет уменьшения потери массы продукта, возможно устанавливать на нижний электронагреватель 2 сосуд с водой.

Как показали результаты проведенных экспериментов, температурный перекос во внутреннем объеме камеры составил не более 10-12^oC.

Предлагаемое устройство конструктивно просто, благодаря указанным выше особенностям позволяет достигнуть равномерности прогревания всех слоев пищи, обрабатываемых во внутреннем объеме его корпуса, и может найти применение для тепловой обработки различных продуктов как в бытовых условиях, так и на предприятиях общественного питания.